轨道检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种轨道检测系统及方法，所述检测系统应用于运营列车，所述检测系统包含图像采集模块、惯性模块、编码模块和处理模块；所述图像采集模块设置于运营列车的检测梁两侧，用于采集钢轨断面图像；所述惯性模块设置于所述检测梁中心，用于测量所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；所述编码器设置于所述运营列车的轮轴上，用于获得所述运营列车的位移信息；所述处理模块分别所述图像采集模块、所述惯性模块和所述编码器通信连接，用于根据所述钢轨断面图像、所述姿态参数信息和所述位移信息计算获得轨道不平顺几何参数，根据所述轨道不平顺几何参数获得轨道维护信息。

Track detection system and method

The present invention provides a system and method for track detection, the detection system used in the operation of the train, the detection system consists of image acquisition module, inertial module, encoding module and processing module; the detection beam on both sides of the image acquisition module is arranged on the train, for the acquisition of rail cross section image of the inertial module; to set the detection beam center for the measurement of the operation when the train is running for the detection beam phase information of rail attitude parameters; the encoder is arranged on the train axle, used to obtain the displacement information of the train; the processing module is respectively the image acquisition module, the the inertial module is connected with the encoder and communication, according to the section image, the attitude parameter information and the displacement information calculation of track irregularity The track maintenance information is obtained according to the geometric parameters of the track irregularity.

【技术实现步骤摘要】
轨道检测系统及方法
本专利技术涉及轨道检测领域，尤指一种轨道检测系统及方法。
技术介绍
轨道检测技术的发展由来已久，特别是上世纪70年代以来，欧、美、日等许多发达国家相继研究各种先进的轨道检测技术，采用了新的测量原理，研制出应用现代高新技术的轨检车，提高了检测精度和速度，增加了检测功能。为适应线路提速和高速发展的需要，进一步开发的高速轨检车，均为提高轨道的平顺性、保证列车运行的安全和舒适发挥了重要作用。中国铁道科学研究院基础设施检测研究所经过多年研究开发，研制了GJ-3、GJ-4、GJ-5、GJ-6四种检测设备代表了我国不同时期的轨道检测技术发展水平，截至目前全路共配备各种类型检测设备五十余辆。目前我国轨道检测设备为自主研发的GJ-6型轨道检测系统，信号处理采用硬件、软件相结合的方式，这种方式分立元件多，硬件组成较为复杂，不宜安装在运营动车组上。现有的轨道检测系统结构复杂，主要表现在：1.车上车下设备多，体积大，需要安装在专用的检测车上，只可安装在高速综合检测列车动车组和普通轨道检测车上。高速综合检测列车动车组造价昂贵，每次运行都要根据线路编写运行图并向总公司申报，而且该车往往在高铁线路夜间天窗时间运行，检测人员容易疲劳。普通轨道检测车为独立的单节无动力车厢，需要挂载在相应检测线路的旅客列车后方，每次运行需要向总公司调度处申请挂车计划才能完成检测工作。2.模拟信号传输的轨道检测系统，检测列车过分相点时，系统常常受到车电干扰，影响检测数据结果。3.现有的轨道检测系统以车体作为惯性基准，这种结构决定了其传感器布局分散，系统具有较多的分立硬件单元和硬件信号处理单元，故障点多，降低了系统可靠性，增加了系统检修和维护工作量。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种抗电磁干扰的能力强，结构简单，空间占用较小且使用方便的轨道检测系统及方法。为达上述目的，本专利技术所提供的轨道检测系统具体包含图像采集模块、惯性模块、编码模块和处理模块；所述图像采集模块设置于运营列车的检测梁两侧，用于采集钢轨断面图像；所述惯性模块设置于所述检测梁中心，用于测量所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；所述编码器设置于所述运营列车的轮轴上，用于获得所述运营列车的位移信息；所述处理模块分别所述图像采集模块、所述惯性模块和所述编码器通信连接，用于根据所述钢轨断面图像、所述姿态参数信息和所述位移信息计算获得轨道不平顺几何参数，根据所述轨道不平顺几何参数获得轨道维护信息。在上述轨道检测系统中，优选的，所述图像采集模块包含激光器和摄像机，所述激光器用于发射激光照射所述钢轨断面上；所述摄像机用于按预定频率拍摄激光照射下的所述钢轨断面图像。在上述轨道检测系统中，优选的，所述惯性模块包含三轴向陀螺和加速度计；所述三轴向陀螺用于获得滚动角加速度、摇头角加速度和点头角加速度；所述加速度计根据方向数据获得运营列车的横向加速度、垂向加速度和纵向加速度。在上述轨道检测系统中，优选的，所述处理模块包含数据处理单元和图像处理单元；所述图像处理单元用于根据所述钢轨断面图像获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据；所述数据处理单元用于根据所述检测梁两侧横向和垂向单边位移数据、所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息、所述运营列车的位移信息获得轨道不平顺几何参数。在上述轨道检测系统中，优选的，所述处理模块还包含比较单元，所述比较单元用于将所述轨道不平顺几何参数与预设的维修阈值比较，并根据比较结果于预定维修指南中获得轨道维护信息。本专利技术还提供一种轨道检测方法，所述检测方法应用于运营列车，所述检测方法包含：采集钢轨断面图像、运营列车的位移信息与运营列车运行时检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；根据所述钢轨断面图像获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据；根据所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息和运营列车的位移信息获得运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度；根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度，获得轨道不平顺几何参数，根据所述轨道不平顺几何参数获得轨道维护信息。在上述轨道检测方法中，优选的，所述根据所述钢轨断面图像获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据包含：通过激光摄像式测量钢轨断面，获得所述钢轨断面图像；利用全局坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系之间的关系与所述钢轨断面图像，获得钢轨断面的几何参数；根据所述钢轨断面的几何参数获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据。在上述轨道检测方法中，优选的，根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度，获得轨道不平顺几何参数包含：根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度分别计算运营车的高低数据、轨向数据、轨距数据、水平数据和三角坑数据；将高低数据、轨向数据、轨距数据、水平数据和三角坑数据分别与预定阈值比较，根据比较结果获得轨道不平顺几何参数。在上述轨道检测方法中，优选的，根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度，计算运营车的高低数据包含：将所述检测梁两侧垂向单边位移数据分别与所述垂向加速度进行比较，获得运营车两侧高低数据。在上述轨道检测方法中，优选的，根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度，计算运营车的轨向数据包含：将所述检测梁两侧横向位移数据分别与所述横向加速度进行比较，获得运营车轨向数据。在上述轨道检测方法中，优选的，根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度，计算运营车的轨向数据包含：以滚动角速度和摇头角加速度作为横向加速度的修正量，根据所述修正量与所述横向加速度获得检测梁的倾角；通过检测梁两侧的垂向单边位移数据获得检测梁相对于轨道的倾角；根据所述检测梁的倾角和所述检测梁相对于轨道的倾角，利用矢量叠加获得轨道的倾角，根据所述轨道的倾角获得运营车的超高数据。本专利技术所提供的轨道检测系统及方法以检测梁作为惯性基准，通过实时数字信号传输，建立数学计算模型计算轨道几何参数，具有小型化、集成化、数字化的特点；降低对车辆的要求，拓展检测设备的安装范围，在运营车辆上安装检测设备，随运营车实现检测功能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术所提供的轨道检测系统的结构示意图；图2A为本专利技术所提供的轨道检测方法的流程示意图；图2B为本专利技术所提供的轨道检测方法的一优选实施例的流程示意图；图3为本专利技术一优选实施例中高低数据处理流程示意图；图4为本专利技术一优选实施例中轨向数据处理流程示意图；图5为本专利技术一优选实施例中超高数据处理流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道检测系统，其特征在于，所述检测系统安设于运营列车，所述检测系统包含图像采集模块、惯性模块、编码模块和处理模块；所述图像采集模块设置于运营列车的检测梁两侧，用于采集钢轨断面图像；所述惯性模块设置于所述检测梁中心，用于测量所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；所述编码器设置于所述运营列车的轮轴上，用于获得所述运营列车的位移信息；所述处理模块分别所述图像采集模块、所述惯性模块和所述编码器通信连接，用于根据所述钢轨断面图像、所述姿态参数信息和所述位移信息计算获得轨道不平顺几何参数，根据所述轨道不平顺几何参数获得轨道维护信息。

【技术特征摘要】
1.一种轨道检测系统，其特征在于，所述检测系统安设于运营列车，所述检测系统包含图像采集模块、惯性模块、编码模块和处理模块；所述图像采集模块设置于运营列车的检测梁两侧，用于采集钢轨断面图像；所述惯性模块设置于所述检测梁中心，用于测量所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；所述编码器设置于所述运营列车的轮轴上，用于获得所述运营列车的位移信息；所述处理模块分别所述图像采集模块、所述惯性模块和所述编码器通信连接，用于根据所述钢轨断面图像、所述姿态参数信息和所述位移信息计算获得轨道不平顺几何参数，根据所述轨道不平顺几何参数获得轨道维护信息。2.根据权利要求1所述的轨道检测系统，其特征在于，所述图像采集模块包含激光器和摄像机，所述激光器用于发射激光照射所述钢轨断面上；所述摄像机用于按预定频率拍摄激光照射下的所述钢轨断面图像。3.根据权利要求1所述的轨道检测系统，其特征在于，所述惯性模块包含三轴向陀螺和加速度计；所述三轴向陀螺用于获得滚动角加速度、摇头角加速度和点头角加速度；所述加速度计根据方向数据获得运营列车的横向加速度、垂向加速度和纵向加速度。4.根据权利要求1所述的轨道检测系统，其特征在于，所述处理模块包含数据处理单元和图像处理单元；所述图像处理单元用于根据所述钢轨断面图像获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据；所述数据处理单元用于根据所述检测梁两侧横向和垂向单边位移数据、所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息、所述运营列车的位移信息获得轨道不平顺几何参数。5.根据权利要求1所述的轨道检测系统，其特征在于，所述处理模块还包含比较单元，所述比较单元用于将所述轨道不平顺几何参数与预设的维修阈值比较，并根据比较结果于预定维修指南中获得轨道维护信息。6.一种轨道检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于运营列车，所述检测方法包含：采集钢轨断面图像、运营列车的位移信息与运营列车运行时检测梁相对于钢轨的姿态参数信息；根据所述钢轨断面图像获得检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据；根据所述运营列车运行时所述检测梁相对于钢轨的姿态参数信息和运营列车的位移信息获得运营列车的横向加速度、垂向加速度、滚动角加速度和摇头角加速度；根据所述检测梁两侧横向位移数据和垂向单边位移数据与运营列车的横向加速度、垂向加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，薛双纲，赵延峰，王昊，彭昭云，魏世斌，彭铁光，
申请(专利权)人：北京铁科英迈技术有限公司，中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，广州铁路集团公司，中国铁路总公司，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11